2003 Fiscal Year Annual Research Report

高速応答・高感度pn接合温度センサ搭載マイクロヒータとその応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number	14550328
Research Institution	Tohoku Gakuin University
Principal Investigator	木村光照東北学院大学, 工学部, 教授 (10048811)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	菅原文彦東北学院大学, 工学部, 助教授 (70171139)
Keywords	温度センサ / シリコン / pn接合ダイオード / 熱型センサ / マイクロヒータ / フローセンサ / 真空センサ / 湿度センサ
Research Abstract	Siのマイクロマシン技術により宙に浮いたSi薄膜に、Si拡散抵抗による面発熱マイクロヒータ1個とpnダイオード温度センサ2個とを搭載する高感度の気体センシングデバイスを発明し(特許出願)、次のような実験と結果を得た。 1.気体センシングデバイス(新型センサ)の試作と評価 1.1 1個のマイクロヒータと2個のpn接合温度センサ(ThAとThB)との組み合わせデバイスを試作し、基本的特性評価で高感度性を実証した。 1.2 ThAとThBの温度差ΔTを利用し、周囲ガスの熱伝導変化Δλが周囲温度、ヒータの温度(ThAで検出)および周囲気体の物理的変化に基づく温度変化(ThBで検出)から求められることを理論的にも示した。 2.絶対湿度センサへの新型センサの適用 2.1 絶対湿度に対する新型センサの応答特性の理論検討を行った。 3.ピラニー真空計への新型センサの適用 3.1 試作した新型センサをピラニー真空計へ応用するために評価回路を試作した。 3.2 真空度変化による新型センサの応答特性の評価を行い、実証した。 3.2 真空度に対する新型センサの応答特性の理論と実験との比較を行い、まだ、ヒータを一定温度にする制御回路系が十分機能していないことも判明した。今後の課題である。 4.ガスフローセンサへの新型センサの適用 4.1 試作した新型センサをガスフローに応用するための評価回路と簡易風洞を試作した。 4.2 O-20m/secの空気流を市販の風速計で校正し、新型センサの応答特性の評価を行った。高流速では、ヒータ温度一定の制御回路系が追いつかず、冷えて行くことが判明し、これの改善により、ダイナミックレンジが極めて大きくなることが予想された。 4.3 低流速部分での特性は良好で、この領域では、ほぼキングの法則の理論で表現できる。なお、この成果は、9^<th> THERMINIC(フランス)、MST2003(ドイツ)IEEE Sensors(カナダ)の国際会議で報告し、さらに多くの国内の各種学会講演で報告した。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] 木村光照: "マイクロカロリーメーターの開発"電気学会論文誌E. Vol.123 No.6. 173-177 (2003)
[Publications] 藤巻祐孝, 岩渕修, 駆動光昭, 奈須野裕, 高橋廣光, 木村光照: "高感度マイクロ温度・湿度センサの特性について"電気学会フィジカルセンサ研究会資料. PHS-0 3-2. 7-10 (2003)
[Publications] 富澤博人, 亘理茜, 木村光照, 杉浦弘人: "コードレス光電池を用いた水中イオン回収と水の浄化の検討"電気学会フィジカルセンサ研究会資料. PHS-0 3-10. 45-48 (2003)
[Publications] Mitsuteru Kimura, Kazuya Kikuchi: "New Operation of Diode Temperature sensor and its Application to Gas Sensing Combined with a Micro-Air-Bridge Heater"Proc.of 9^<th> THERMINIC Workshop. 325-329 (2003)
[Publications] Mitsuteru Kimura, Shigemi Fujiwara, Kazuya Kikuchi: "New type pn junction temperature-sensor with adjustable sensitivity and its application to mems absolute-humidity sensors"Proc.of MICRO SYSTEM Technologies 2003. 514-517 (2003)
[Publications] Mitsuteru Kimura, Kazuya Kikuchi: "Thermistor-Like Pn Diode Temperature-Sensor and a New Thermal Conductivity Type Gas Sensor Using These Temperature-Sensors Combined with a Microheater"Summary of IEEE Sensors 03. 639-640 (2003)
[Publications] Mitsuteru Kimura, Katsuhisa Toshima: "Thermistor-like pn junction temperature-Sensor with variable sensitivity and its combination with a micro-air-bridge heater"Sensors and Actuators. A108. 239-243 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

高速応答・高感度pn接合温度センサ搭載マイクロヒータとその応用に関する研究

Principal Investigator

木村 光照 東北学院大学, 工学部, 教授 (10048811)

Research Products

[Publications] 木村光照: "マイクロカロリーメーターの開発"電気学会論文誌E. Vol.123 No.6. 173-177 (2003)

[Publications] 藤巻祐孝, 岩渕修, 駆動光昭, 奈須野裕, 高橋廣光, 木村光照: "高感度マイクロ温度・湿度センサの特性について"電気学会フィジカルセンサ研究会資料. PHS-0 3-2. 7-10 (2003)

[Publications] 富澤博人, 亘理茜, 木村光照, 杉浦弘人: "コードレス光電池を用いた水中イオン回収と水の浄化の検討"電気学会フィジカルセンサ研究会資料. PHS-0 3-10. 45-48 (2003)

[Publications] Mitsuteru Kimura, Kazuya Kikuchi: "New Operation of Diode Temperature sensor and its Application to Gas Sensing Combined with a Micro-Air-Bridge Heater"Proc.of 9^<th> THERMINIC Workshop. 325-329 (2003)

[Publications] Mitsuteru Kimura, Shigemi Fujiwara, Kazuya Kikuchi: "New type pn junction temperature-sensor with adjustable sensitivity and its application to mems absolute-humidity sensors"Proc.of MICRO SYSTEM Technologies 2003. 514-517 (2003)

[Publications] Mitsuteru Kimura, Kazuya Kikuchi: "Thermistor-Like Pn Diode Temperature-Sensor and a New Thermal Conductivity Type Gas Sensor Using These Temperature-Sensors Combined with a Microheater"Summary of IEEE Sensors 03. 639-640 (2003)

[Publications] Mitsuteru Kimura, Katsuhisa Toshima: "Thermistor-like pn junction temperature-Sensor with variable sensitivity and its combination with a micro-air-bridge heater"Sensors and Actuators. A108. 239-243 (2003)

木村光照東北学院大学, 工学部, 教授 (10048811)